水泥穩(wěn)定土基層強(qiáng)度的影響因素及施工質(zhì)量控制分析

韓輝平

摘 要

在水泥穩(wěn)定粘性時(shí)，總不可避免地會(huì)留下一些未被粉碎的土團(tuán)粒，在拌制水泥土?xí)r將出現(xiàn)由水泥漿包裹土團(tuán)?，F(xiàn)象，在水泥土中不可避免地產(chǎn)生強(qiáng)度較大的具有水穩(wěn)定性的水泥石區(qū)域和未完全被水泥穩(wěn)定的強(qiáng)度較差的區(qū)域，兩者在空間相互交換，形成一種獨(dú)特的水泥土骨架，從而影響到水泥穩(wěn)定土的強(qiáng)度?；诖耍恼聦?duì)水泥穩(wěn)定土基層強(qiáng)度的影響因素及施工質(zhì)量控制要點(diǎn)進(jìn)行了總結(jié)和分析，希望能更好地提高水泥穩(wěn)定土基層的強(qiáng)度，提高公路的施工質(zhì)量。

關(guān)鍵詞

水泥穩(wěn)定土基層;強(qiáng)度;施工質(zhì)量

中圖分類(lèi)號(hào)： U416.21 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2020.11.066

1 水泥穩(wěn)定土基層概述

1.1 水泥穩(wěn)定土基層的主要特點(diǎn)

水泥穩(wěn)定土是水泥作為結(jié)合料的混合料統(tǒng)稱，不僅包括用水泥穩(wěn)定各種細(xì)粒土，也包括用水泥穩(wěn)定各種中、粗粒土。水泥穩(wěn)定土基層屬于半剛性基層，穩(wěn)定性、板體性較高，但是水泥與各類(lèi)粒料土經(jīng)加水拌和、壓實(shí)后內(nèi)部發(fā)生水化反應(yīng)，混合料的水分逐漸減少，受多種因素影響，水泥穩(wěn)定材料會(huì)出現(xiàn)收縮，繼而產(chǎn)生裂縫問(wèn)題，若上部面層厚度不足，裂縫會(huì)逐漸反映到面層上。

1.2 水泥穩(wěn)定土基層材料的構(gòu)成

水泥穩(wěn)定土基層主要是由水泥、土混合在一起構(gòu)成。其中，礦渣硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥、火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥都能用于穩(wěn)定土，但一般情況下最好選擇終凝時(shí)間在6h 以上、標(biāo)號(hào)較低的水泥類(lèi)型，其他類(lèi)型水泥不建議使用;另外，只要是經(jīng)過(guò)粉碎的土都可用水泥進(jìn)行穩(wěn)定，但有機(jī)質(zhì)、硫酸鹽含量超標(biāo)的土或者脹縮性黏土都不宜選擇。

2 影響水泥穩(wěn)定土基層強(qiáng)度的因素

2.1 材料含水率及干容重

水泥穩(wěn)定土混合料的含水量需要滿足水化作用和壓實(shí)需求。水泥水化作用會(huì)影響基層強(qiáng)度，若含水率較低，水泥無(wú)法充分水化，就不能達(dá)到預(yù)期的水泥穩(wěn)定土效果，基層強(qiáng)度就會(huì)降低。另外，水泥穩(wěn)定土的強(qiáng)度還會(huì)隨混合料干容重的增加而增大，干容重越大，則水泥穩(wěn)定土基層的壓實(shí)效果越好。

2.2 土質(zhì)

黏性土的水泥穩(wěn)定土強(qiáng)度高，但高液限黏土施工不易粉碎粉質(zhì)低液限砂土的優(yōu)點(diǎn)是：便于就地取材，易于拌和，路面裂縫少，但有抗剪力低，碾壓松散，成型難的缺點(diǎn)，為保證施工質(zhì)量，對(duì)采用的土質(zhì)，要考慮其強(qiáng)度，也要考慮施工時(shí)容易粉碎和碾壓成型。實(shí)踐證明級(jí)配良好的礫石黏土7天無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度達(dá)2.8MPa以上，粉質(zhì)砂，砂質(zhì)黏土7天無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度達(dá)1.7MPa以上，粉質(zhì)黏土級(jí)配差的砂7天無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度達(dá)0.7MPa以上，粉土、粉質(zhì)黏土級(jí)配很差的砂0.7MPa以下。因此，穩(wěn)定重黏土水泥用量過(guò)高而不經(jīng)濟(jì)，且重黏土難于粉碎和拌和，不宜用來(lái)作水泥穩(wěn)定，液限不大于40，塑性指數(shù)不大于20，級(jí)配良好的土用水泥穩(wěn)定時(shí)，可節(jié)約水泥，又可以得到良好的穩(wěn)定效果。

2.3 水泥的成分和劑量

由石灰石和黏土等原料混勻后煅燒而成硬塊，把水泥熟料與其他材料共同磨細(xì)，形成水泥。水泥加水拌和后，成為水泥漿，當(dāng)水泥開(kāi)始失去塑性時(shí)，稱為水泥的“初凝”，隨后水泥漿則逐漸變硬直至完全失去塑性時(shí)，叫作水泥的“終凝”，水泥在終凝之后強(qiáng)度逐漸發(fā)展，并隨著時(shí)間的增長(zhǎng)而成為堅(jiān)硬的類(lèi)似石料的材料，水泥的強(qiáng)度隨時(shí)間而增長(zhǎng)，早期增長(zhǎng)很快，尤其是起初3～7天大約四周后才顯著減慢，但如果溫度，濕度適當(dāng)，水泥的強(qiáng)度在幾個(gè)月，甚至幾年后還會(huì)增加，水泥凝結(jié)硬化及強(qiáng)度發(fā)展與溫度、濕度關(guān)系極大，在高溫下，水泥和水的作用速度加快，強(qiáng)度增長(zhǎng)加快，強(qiáng)度越低的水泥對(duì)溫度的敏感性越強(qiáng)，一般每上升5℃，凝結(jié)時(shí)間便提前1小時(shí)，如硅酸鹽水泥在70-80℃的濕熱條件下，能在4小時(shí)達(dá)到正常養(yǎng)護(hù)下28天強(qiáng)度的60%左右，因此，用蒸汽養(yǎng)護(hù)或其他措施來(lái)提高溫度是加速水泥凝結(jié)硬化的方法之一，相反，在低溫時(shí)，水泥的凝結(jié)硬化速度相反減慢，當(dāng)溫度降到其中水分結(jié)冰時(shí)，水泥的硬化作用即停止，而且有凍裂的可能，水的存在是水泥硬化必不可少的條件，有利于強(qiáng)度的發(fā)展，水泥標(biāo)號(hào)是水泥主要技術(shù)指標(biāo)，它取決于熟料的礦物成分及其相對(duì)含量，在水泥凝結(jié)過(guò)程中放出大量熱量，放熱量的大小與快慢，首先決定于熟料中礦物的組成，此外水泥細(xì)度越細(xì)，水化作用越快，早期放熱量較大，因此，水泥標(biāo)號(hào)越高，其水化放熱量越大，放熱速度也越快，硅酸鹽水泥早期強(qiáng)度高，水化熱大，耐熱性差，抗凍性好，耐熱性較差，耐凍性好，耐腐蝕與耐水性差;礦渣水泥早期強(qiáng)度低，后期強(qiáng)度較高，水化熱較小，耐熱性好，耐硫酸鹽侵蝕及耐水性較好，抗凍性差，干縮性較大;火山灰水泥：抗?jié)B性較好，耐熱性較差，耐硫酸鹽侵蝕及耐水性較好;粉煤灰水泥干縮性較小，抗熱性較好，制成混凝土后，抗溫能力較差，抗碳化能力差，氧化鎂含量不超過(guò)熟料5%，三氧化硫含量普通水泥，硅酸鹽水泥，火山灰水泥及粉煤灰水泥不超過(guò)3.5%，礦渣水泥不超過(guò)4%，細(xì)度用0.08mm篩孔余不超過(guò)15%，凝結(jié)時(shí)間初凝不得早于45分鐘，終凝不得遲于12小時(shí)，安定性試驗(yàn)用沸煮法試驗(yàn)合格。因而，水泥劑量是根據(jù)技術(shù)和經(jīng)濟(jì)兩個(gè)方面的因素加以確定，在保證土的性質(zhì)能起根本變化，且能保證水泥土達(dá)到所規(guī)定強(qiáng)度和穩(wěn)定性的前提下，采用盡可能低的水泥劑量，水泥的這一最低用量可以有很大的變化范圍，視水泥活性，被穩(wěn)定土的性質(zhì)以及對(duì)水泥穩(wěn)定土提出的技術(shù)要求而定。

3 水泥穩(wěn)定土基層施工中的質(zhì)量控制措施

3.1 做好施工前的準(zhǔn)備工作，控制環(huán)境影響

水泥穩(wěn)定土基層施工質(zhì)量質(zhì)量控制工作進(jìn)行中必須加強(qiáng)對(duì)施工環(huán)境的有效控制，控制外部環(huán)境產(chǎn)生對(duì)工程質(zhì)量建設(shè)產(chǎn)生的不良影響。在正式施工前，工程設(shè)計(jì)人員、施工人員、管理人員以及監(jiān)理人員能夠?qū)κ┕きh(huán)境進(jìn)行全面的勘察分析，從水文條件、巖土狀況、氣候狀況等方面進(jìn)行詳細(xì)的了解，在數(shù)據(jù)資料信息全面收集基礎(chǔ)上，反饋到水泥穩(wěn)定土基層施工方案形成中。工程施工質(zhì)量管控人員能夠根據(jù)前期勘察，預(yù)測(cè)水泥穩(wěn)定土基層施工中可能出現(xiàn)的不利環(huán)境問(wèn)題，提前制定預(yù)防方案，縮小不利影響，控制工程質(zhì)量。如，在山區(qū)進(jìn)行公路施工中，為了避免崩塌或塌方給工程質(zhì)量建設(shè)產(chǎn)生不利影響，提前做好相應(yīng)的防護(hù)工作，維護(hù)工程建設(shè)到位，營(yíng)造良好的施工環(huán)境，提升工程建設(shè)質(zhì)量。

3.2 加強(qiáng)施工材料質(zhì)量管理，提升質(zhì)量建設(shè)水平

水泥穩(wěn)定土基層質(zhì)量管控中，注重施工材料質(zhì)量管理，是提升瀝青混凝土材料的核心工作。首先，合理采購(gòu)施工材料，選擇性價(jià)比高的施工材料，在將材料正式投入施工之前，加強(qiáng)對(duì)材料進(jìn)場(chǎng)之前的檢驗(yàn)評(píng)定，只有完整的、質(zhì)量無(wú)缺陷的材料才能夠投入到實(shí)際工程施工建設(shè)中。

3.3 做好配合比設(shè)計(jì)

在實(shí)際開(kāi)展水泥穩(wěn)定土施工配合比設(shè)計(jì)工作時(shí)，必須提高對(duì)水泥用量的重視程度，對(duì)其進(jìn)行嚴(yán)格控制。進(jìn)而保障基層強(qiáng)度不會(huì)受到破壞，為在真正意義上實(shí)現(xiàn)對(duì)水泥用量的有效降低，需要從基層集料級(jí)配角度著手。施工的同時(shí)需要實(shí)現(xiàn)對(duì)集料原材料及配的嚴(yán)格控制，將細(xì)集料含量控制在最小范圍內(nèi)，尤其是要提高對(duì)0.075mm粒徑以下土含量的重視程度?？朔嗪吭礁咭约盎鶎訌?qiáng)度越高的錯(cuò)誤觀點(diǎn)，是開(kāi)展施工監(jiān)理質(zhì)量控制管理工作必須高度重視的內(nèi)容，利用正確的理論指導(dǎo)開(kāi)展科學(xué)合理的施工工作。

3.4 建設(shè)高水平的專(zhuān)業(yè)施工隊(duì)伍

一方面，水泥穩(wěn)定土基層工程質(zhì)量施工中，優(yōu)先選擇經(jīng)驗(yàn)豐富、作業(yè)水平高的人員，每一個(gè)深入到工程施工中的人都必須持證上崗，強(qiáng)化對(duì)施工人員前期職業(yè)技術(shù)水平和職業(yè)道德素質(zhì)的審核評(píng)估，評(píng)估結(jié)果合格的人員才能參與到工程施工中;另一方面，對(duì)現(xiàn)有人員積極組織培訓(xùn)教育，學(xué)習(xí)新技術(shù)和新工藝，對(duì)新材料施工應(yīng)用性能和規(guī)格標(biāo)準(zhǔn)充分了解，通過(guò)系統(tǒng)化培訓(xùn)，提升施工人員專(zhuān)業(yè)化水平和職業(yè)素養(yǎng)，有序的參與到工程施工建設(shè)中。

3.5 注重施工機(jī)械設(shè)備維修保養(yǎng)，提升工程建設(shè)質(zhì)量

在促使水泥穩(wěn)定土基層施工質(zhì)量提升中，一方面，注重對(duì)施工機(jī)械設(shè)備的維修保養(yǎng)。從攪拌設(shè)備、碾壓到養(yǎng)護(hù)設(shè)備注重正式施工操作之前的維修養(yǎng)護(hù)，保證設(shè)備操作性能的科學(xué)性，促使設(shè)備運(yùn)用到工程施工中能夠正常操作，滿足質(zhì)量建設(shè)對(duì)設(shè)備操作需求;另一方面，合理選擇施工機(jī)械設(shè)備。根據(jù)實(shí)際瀝青混凝土攤鋪數(shù)量選擇平整和碾壓機(jī)械設(shè)備噸位數(shù)，保證機(jī)械設(shè)備選擇最終能夠符合平整和碾壓需求，碾壓滿足強(qiáng)度和硬度標(biāo)準(zhǔn)，為工程高質(zhì)量建設(shè)奠定基礎(chǔ)。

3.6 做好基層裂縫控制

將集料與水泥和水按照一定的比例拌和，即可制成基層混合料。水泥的固化作用會(huì)在攤鋪碾壓成型后逐步散失，基層水分也是如此，基層體積在整體上呈現(xiàn)出不斷收縮的狀態(tài)，如果出現(xiàn)過(guò)大的收縮量，則會(huì)導(dǎo)致基層表面出現(xiàn)拉裂現(xiàn)象，最終引發(fā)裂縫，這種裂縫最大可達(dá)到30mm。很多基層斷面會(huì)被裂縫整個(gè)貫穿。從縱向角度來(lái)說(shuō)，其分布距離均等。一般情況下。集料中的粗骨料含量會(huì)在水泥用量或者含水量逐漸提升的背景下不斷下降，其級(jí)配相對(duì)較差，加大裂縫出現(xiàn)的可能性?；鶎映尚秃蟮?5天內(nèi)是裂縫發(fā)生的集中時(shí)間，這一時(shí)間段也是水泥凝結(jié)以及基層強(qiáng)度形成最為關(guān)鍵的階段。后期雖然會(huì)發(fā)生改變，但是其幅度相當(dāng)小，不會(huì)對(duì)工程整體造成破壞性影響。橫向裂縫問(wèn)題普遍存在于基層當(dāng)中，有效采取措施防止裂縫向上一層結(jié)構(gòu)反射是其必須滿足的條件，嚴(yán)格控制施工含水量是半剛性基層施工提出的明確要求，比最佳含水量高出1%為最適宜的含水量。

3.7 做好養(yǎng)護(hù)工作

基層施工完成后，需要結(jié)合工程實(shí)際開(kāi)展養(yǎng)護(hù)。確保其強(qiáng)度檢驗(yàn)合格后，盡快開(kāi)展上一層結(jié)構(gòu)層的施工工作，防止因長(zhǎng)時(shí)間的暴曬而出現(xiàn)開(kāi)裂問(wèn)題。

4 總結(jié)

水泥穩(wěn)定土基層強(qiáng)度的影響因素很多，只有深入分析這些原因，才能從根本上采取有效的措施對(duì)其進(jìn)行防治，總的來(lái)說(shuō)，只有做好施工中的質(zhì)量控制，才能有效調(diào)水泥穩(wěn)定土基層的強(qiáng)度，減少施工后早期病害的出現(xiàn)，延長(zhǎng)道路的使用壽命。

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